Miniaturisierung hochsensitiver, hitzdrahtbasierter Massenflusssensoren mit Hilfe von Halbleiterfertigungstechnologie

Abstract:
Wir stellen einen neu entwickelten, hochsensitiven, voll integrierten Massenflusssensor vor, der das überlegene Funktionsprinzip und die gute Sensitivität konventioneller, frei aufgehängter, makroskopischer Hitzdrahtanemometer mit den Vorteilen miniaturisierter, vollintegrierter siliziumbasierter Sensoren kombiniert. Dadurch wird die Messgenauigkeit stark verbessert, während gleichzeitig ein extrem großer Messbereich von wenigen myl/min bis hin zu einigen ml/min abgedeckt wird. Das Konzept zeichnet sich durch die neuartige Anordnung thermoresistiver Mikrostrukturen aus, die freistehend über einem Loch aufgehängt werden, das vertikal durch den ganzen Chip hindurch prozessiert wird. Somit können die thermischen Verluste von den Sensorelementen in das Substrat minimiert, und gleichzeitig der Wärmeübergang an das umgebende Fluid maximiert werden, wodurch sich mindestens eine Verdopplung der Auflösung gegenüber dem Stand der Technik bei industriellen Lösungen ergibt. Durch die Herstellung mit Hilfe von standardisierten Halbleiterfertigungstechnologien können die Sensoren bereits jetzt kostengünstig in Massenfertigung hergestellt werden.